material teknik

1.1    sejarah perspektif

bahan mungkin lebih mendalam dalam budaya kita daripada yang kita sadari.transportasi, perumahan, pakaian, komunikasi, rekreasi, dan produksi pangan. hampir setiap segmen kehidupan kita sehari-hari dipengaruhi untuk satu derajat atau lain oleh materials.Historically, perkembangan dan kemajuan masyarakat telah erat dengan kemampuan anggota untuk memproduksi dan memanipulasi materilas untuk mengisi fakta need.in mereka, peradaban awal telah ditunjuk oleh tingkat perkembangan bahan mereka.

manusia paling awal memiliki akses ke hanya jumlah yang sangat terbatas bahan, mereka yang terjadi secara alami: batu, kayu, tanah liat, kulit, dan sebagainya.

dengan waktu mereka menemukan teknik untuk memproduksi bahan-bahan yang memiliki sifat-sifat unggul daripada yang alami;

bahan-bahan baru termasuk tembikar dan berbagai metals.furthermore, ditemukan bahwa sifat dari bahan dapat diubah oleh perlakuan panas dan dengan penambahan bahan lainnya.

pada titik ini, bahan pemanfaatan benar-benar proses seleksi, yaitu, memutuskan dari satu set, yang diberikan agak terbatas dari bahan salah satu yang paling cocok untuk aplikasi berdasarkan characteristics.it yang tidak sampai waktu yang relatif baru bahwa para ilmuwan datang untuk memahami relatoinships antara elemen struktur bahan dan sifat mereka. pengetahuan ini, diperoleh dalam 50 tahun terakhir atau lebih, telah memberdayakan mereka untuk fashion, untuk tingkat besar, karakteristik bahan.

dengan demikian, puluhan ribu bahan yang berbeda telah berkembang dengan karakteristik yang agak khusus, yang memenuhi kebutuhan society.these kita yang modern dan kompleks termasuk logam, plastik, gelas, dan serat.

perkembangan teknologi yang membuat keberadaan kita begitu nyaman telah berkaitan erat dengan aksesibilitas bahan yang cocok. sebuah kemajuan dalam pemahaman tentang jenis bahan sering cikal bakal perkembangan bertahap dari teknologi. Misalnya, mobil tidak akan mungkin terjadi tanpa ketersediaan baja murah atau pengganti lain yang sebanding. atau, di era kontemporer kita, perangkat elektronik canggih bergantung pada komponen yang terbuat dari apa yang disebut semikonduktor bahan.

1.2    ilmu material dan teknik

disiplin ilmu material melibatkan menyelidiki hubungan yang ada antara struktur dan sifat bahan. Sebaliknya, bahan rekayasa adalah, atas dasar ini korelasi struktur properti, merancang atau rekayasa struktur material untuk memproduksi satu set yang telah ditentukan sifat. seluruh teks ini kita menarik perhatian pada hubungan antara sifat material dan elemen struktur.

"struktur" adalah pada saat ini istilah samar-samar yang membutuhkan penjelasan. secara singkat, struktur material biasanya berhubungan dengan arrengement komponen internal. struktur subatomik melibatkan elektron dalam atom individu dan interaksi dengan inti mereka. pada tingkat atom, struktur meliputi organisasi atom atau molekul relatif terhadap yang lain. bidang struktural berikutnya yang lebih besar, yang berisi kelompok besar atom yang biasanya diaglomerasi bersama-sama, disebut "mikroskopis", yang berarti bahwa yang tunduk pada pengamatan langsung menggunakan beberapa jenis mikroskop. Akhirnya, elemen struktur yang dapat dilihat dengan mata telanjang yang disebut "makroskopik".

gagasan properti layak elaborasi. saat digunakan layanan, semua bahan yang terkena rangsangan eksternal yang membangkitkan beberapa jenis respon. misalnya, spesimen mengalami gaya akan mengalami deformasi. atau, permukaan logam mengkilap akan memantulkan cahaya. Properti adalah sifat materi dalam hal jenis dan besarnya.

hampir semua sifat penting dari bahan padat dapat dikelompokkan ke dalam enam kategori yang berbeda: mekanik, listrik, termal, magnetik, optik, dan tahan korosi. Untuk setiap ada jenis karakteristik stimulus mampu memprovokasi respon yang berbeda. sifat mekanik berhubungan deformasi ke beban yang diterapkan atau kekuatan. contoh termasuk modulus elastisitas dan kekuatan. untuk sifat listrik, seperti konduktivitas listrik dan konstan dielektrik, stimulus adalah medan listrik. perilaku termal padatan dapat direpresentasikan dalam hal kapasitas panas dan konduktivitas termal. sifat magnetik menunjukkan respon bahan terhadap penerapan medan magnet. untuk sifat optik, stimulus adalah radiasi elektromagnetik atau cahaya. indeks bias dan reflektifitas adalah sifat optik perwakilan. Akhirnya, karakteristik korosif menunjukkan reaktivitas kimia bahan. bab-bab berikutnya membahas sifat yang termasuk dalam masing-masing klasifikasi enam. kriteria utama untuk aplikasi banyak bahan adalah integritas mekanik, karena stimulus eksternal yang paling sering ditemui adalah kekuatan mekanik. akibatnya, dalam diskusi ini, penekanan khusus diberikan kepada sifat mekanik.

mengapa kita mempelajari materi? banyak ilmuwan atau insinyur diaplikasikan, baik mekanik, sipil, kimia, atau listrik, akan pada satu waktu atau yang lain akan terkena masalah desain yang melibatkan bahan. Contoh mungkin termasuk gigi transmisi, suprastruktur suatu bangunan, kilang minyak komponen, atau mikroprosesor "chip". Tentu saja, bahan ilmuwan dan insinyur spesialis yang benar-benar terlibat dalam investigasi dan desain material.

berkali-kali, masalah bahan adalah salah satu dari memilih bahan yang tepat dari ribuan yang tersedia. ada beberapa kriteria yang menjadi dasar keputusan akhir biasanya didasarkan. pertama-tama, kondisi pelayanan di harus ditandai, untuk ini akan menentukan sifat material yang dibutuhkan. hanya pada kesempatan langka melakukan proses bahan kombinasi maksimum atau ideal properti. Oleh karena itu mungkin perlu untuk trade off satu karakteristik yang lain. contoh klasik melibatkan kekuatan dan daktilitas. normal, bahan yang memiliki kekuatan tinggi akan hanya memiliki daktilitas terbatas. dalam kasus seperti kompromi yang masuk akal antara dua atau lebih sifat mungkin diperlukan.

pertimbangan seleksi kedua adalah setiap kerusakan sifat material yang mungkin terjadi selama operasi pelayanan. Misalnya, penurunan yang signifikan dalam kekuatan mekanik dapat mengakibatkan dari paparan suhu tinggi atau lingkungan korosif.

Akhirnya, mungkin Pertimbangan utama adalah bahwa ekonomi: apa yang akan biaya produk jadi? Sebuah materi dapat ditemukan yang memiliki set yang ideal sifat tapi mahal. sini lagi, beberapa kompromi tidak bisa dihindari. biaya sepotong selesai juga mencakup setiap biaya yang dikeluarkan selama fabrikasi untuk menghasilkan bentuk yang diinginkan.

yang lebih akrab seorang insinyur atau ilmuwan yang dengan berbagai karakteristik dan hubungan struktur properti, serta teknik pengolahan semakin mahir dia akan membuat pilihan bijaksana bahan yang didasarkan pada kriteria

1.3    Klasifikasi bahan

Bahan padat telah nyaman dikelompokkan menjadi tiga klasifikasi dasar: logam, keramik, dan polimer. Skema ini didasarkan terutama pada susunan kimiawi dan structur atom, dan bahan yang paling jatuh ke salah satu kelompok yang berbeda atau yang lain, meskipun ada beberapa intermediet. Apa yang mungkin dianggap sebagai kelompok-keempat compositers-terdiri dari kombinasi dari dua atau lebih bahan yang berbeda. penjelasan singkat tentang jenis bahan dan karakteristik perwakilan ditawarkan selanjutnya. Bab-bab selanjutnya mengeksplorasi dalam beberapa elemen detai berbagai struktural dan properti untuk masing-masing.

Logam
Bahan logam biasanya kombinasi dari logam unsur yang. Mereka memiliki sejumlah besar elektron nonlocallized, yaitu, elektron ini tidak terikat pada atom tertentu. Banyak sifat logam dapat diatribusikan secara langsung terhadap elektron. Logam adalah konduktor yang sangat baik listrik dan panas dan tidak transparan terhadap cahaya tampak: permukaan logam dipoles memiliki penampilan berkilau. Selain itu, logam yang tenang yang kuat, namun mampudeformasi, yang menyumbang untuk penggunaan yang luas dalam aplikasi struktural

Keramik
Keramik merupakan senyawa antara unsur-unsur logam dan non logam, mereka adalah yang paling sering oksida, nitrida, dan karbida. Berbagai bahan yang termasuk dalam klasifikasi ini termasuk keramik yang terdiri dari mineral tanah liat, semen, dan kaca. Bahan-bahan ini biasanya insulative terhadap bagian dari listrik dan panas, dan lebih tahan terhadap suhu tinggi dan lingkungan yang keras dari logam dan polimer. Berkenaan dengan perilaku mekanik, keramik, sulit tapi sangat rapuh

Polimer
Polimer termasuk plastik akrab dan bahan karet. Banyak dari mereka adalah senyawa organik yang didasarkan pada kimia karbon, hidrogen, dan unsur-unsur non logam lainnya, lebih jauh lagi, mereka memiliki struktur molekul yang sangat besar. bahan-bahan biasanya memiliki kepadatan rendah, merupakan insulator baik termal dan listrik, tidak memiliki kekuatan yang tinggi, dan mungkin sangat fleksibel.

Komposit
Sejumlah bahan komposit telah direkayasa yang terdiri dari lebih dari satu jenis materi. Fiber glass adalah contoh akrab, di mana serat kaca yang tertanam dalam bahan polimer. Sebuah komposit dirancang untuk menampilkan kombinasi dari karakteristik terbaik dari masing-masing bahan komponen. Fiber glass memperoleh kekuatan dari kaca. Dan fleksibilitas dari polimer. Banyak dari pengembangan bahan baru-baru ini telah melibatkan material komposit.

1,4 material modern membutuhkan Imspite dari kemajuan luar biasa yang telah dibuat dalam pemahaman dan pengembangan materi dalam beberapa tahun terakhir, masih ada tantangan teknologi yang membutuhkan bahan yang lebih canggih dan khusus. Beberapa coment tepat dalam hal ini untuk melengkapi perspektif bahan. Energi merupakan keprihatinan saat ini. Ada kebutuhan untuk menemukan diakui baru, sumber ekonomi energi, dan di samping itu, untuk menggunakan sumber daya ini lebih efisien. bahan tidak diragukan lagi akan memainkan peran penting dalam perkembangan ini. Misalnya, konversi langsung dari matahari menjadi listrik HAC Inergy dibuktikan. Sel surya menggunakan beberapa bahan yang agak rumit dan mahal.

Untuk memastikan teknologi yang layak, bahan yang sangat efisien dalam proses konversi namun kurang mahal harus dikembangkan. Energi nuklir menjanjikan, tapi solusi untuk banyak masalah yang tetap tentu akan melibatkan bahan, dari bahan bakar untuk struktur penahanan ke fasilitas untuk pembuangan limbah radioaktif.

Selanjutnya, kualitas lingkungan tergantung pada kemampuan kita untuk mengendalikan polusi udara dan air.Polusi Techniquest kontrol menggunakan berbagai bahan. Selain itu, pengolahan bahan dan perbaikan metode perlu ditingkatkan sehingga menghasilkan degradasi lingkungan kurang, yaitu, polusi kurang dan despoilage kurang lanskap dari penambangan bahan baku

Jumlah yang signifikan dari energi yang terlibat dalam transportasi. Redicing berat kendaraan transportasi (mobil, pesawat, kereta api, dll), serta temperatur mesin meningkatkan operasi, akan enhancefuel efficientcy. Stength tinggi baru, bahan kepadatan rendah struktural tetap harus dikembangkan, serta bahan-bahan yang memiliki kemampuan temperatur yang lebih tinggi, untuk digunakan dalam komponen mesin.

Banyak bahan yang kami gunakan berasal dari sumber daya yang tak terbarukan, yaitu, tidak mampu menjadi regenerasi. Ini termasuk polimer, yang bahan baku utamanya adalah minyak, dan beberapa logam. Sumber daya tak terbarukan secara bertahap menjadi habis, yang memerlukan baik penemuan cadangan tambahan, atau pengembangan material baru yang memiliki sifat sebanding dan dampak lingkungan yang kurang merugikan. Alternatif terakhir adalah tantangan besar bagi ilmuwan material dan insinyur